气候变化与人类活动对内蒙古东部草地净初级生产力的影响

内蒙古东部草地是该区域的主体生态系统类型,属于脆弱的生态系统,对气候和人类活动反应敏感。基于土地覆被数据和改进CACS模型,估算得到的草地NPP,分析2000-2015年内蒙古东部草地和NPP时空格局与年际动态。进而,定义相对退化指数（RDI）,确定草地生产力变化过程中人类活动因素的贡献率,分析内蒙古东部地区2000-2015年RDI空间格局与年际动态。同时,分析16年间NPP和气候因子相关关系。结果表明：1）2000-2015年间,损失草地面积4743.80 km²,新增草地面积2705.57 km²。2）2000-2015年内蒙古东部地区草地植被平均NPP位于166.56-248.14 gC m^-2 a^-1之间,NPP在波动中呈现明显的上升趋势（3.65 gC m^-2 a^-1/a,R²=0.47）。3）2000-2015年RDI在16.64%-30.54%之间波动,RDI值呈缓慢下降趋势,表明人类活动对草地植被净初级生产力的干扰程度在下降。4）草地NPP变化主要是因为草地本身生产力下降。整体来看相关草地保护工作取得了阶段性进展,草地生境质量得到有效缓解,草地生态环境得到转变。     

白洋淀流域土地覆被变化及其生态服务价值评价

白洋淀流域处于京津腹地, 经济、生态战略地位显要, 研究其土地覆被变化规律及它引起的生态系统服务价值变化具有重要意义。文章研究了白洋淀流域 2005—2015 年土地覆被的变化情况, 并对其引起的生态系统服务价值的变化进行分析。为此, 收集了该区域 2005 年、2015 年两个时间段 TM/OLI 遥感影像, 解译出相应的土地覆被数据, 从两个时期土地覆被变化的趋势、转换关系及土地利用程度等方面对土地覆被变化规律进行分析, 并进一步分析不同土地覆被类型变化对当地生态服务价值的影响。结果表明: 2005—2015 年间流域内土地覆被显著变化, 草地、未利用地的面积呈减少趋势, 林地、耕地、建设用地、湿地水体呈增加趋势, 土地利用程度增加; 生态服务价值随土地覆被变化有所改变, 林地、耕地、湿地水体的变化导致生态服务价值增加, 草地的变化导致生态服务价值减少。总体而言, 近 10 年来白洋淀流域生态服务总价值增加, 生态环境明显改善。     

大气氮沉降对中亚草地生态系统净初级生产力的影响

氮沉降作为除气候变化、CO₂浓度升高以及土地利用变化之外的第四大主要影响陆地生态系统结构和功能的因素,其对碳循环过程的影响研究相对薄弱,同时也是不确定性最大的环节之一。近年来,由于长期高强度的放牧导致草地生态系统的生产力降低,氮成为典型草地植物生长和生态系统净初级生产力的主要限制因子。据研究,亚洲的氮沉降平均增速极有可能高于全球氮沉降平均增速,成为未来氮沉降增加最快的区域。在此背景下,研究大气氮沉降对于中亚草地生态系统的影响具有重要的意义。利用反硝化-分解模型（DNDC）分析1979-2014年中亚地区草地生态系统净初级生产力（NPP）的时空分异,探讨氮沉降对草地NPP影响。结果表明：（1）1979-2014年间,中亚地区平均草地NPP约为（173.10±31.80） g C m^-2 a^-1,草地NPP时空分异明显,各草地类型的NPP从大到小依次为森林草甸、温带草原和荒漠草原,并且草地NPP以（2.67±1.30） g C m^-2 a^-1的速度逐年增长;（2）当前氮沉降情景总体上促进了中亚地区草地NPP的增长,1979-2014年氮沉降使得中亚草地NPP增加了0.42 Pg C。     

基于多源数据的三江源区生态工程建设前后草地动态变化及驱动因素研究

基于2000-2015年的NDVI、NPP和GPP多源数据,并结合人类干扰强度等级的构建,采用线性回归分析和地理加权回归分析方法,对比分析了在不同干扰等级下三江源区生态工程实施前5年和后10年草地的动态变化及其驱动因素。结果表明：（1）人类干扰强度和NDVI、NPP、GPP在空间上具有显著的区域差异,均表现为从西北向东南增加的趋势,且2006-2010年和2011-2015年草地NDVI、NPP和GPP值明显高于2000-2004年;（2）与2000-2004年相比,2006-2010年草地NDVI、NPP和GPP值的草地退化面积均减少,而2011-2015年退化面积又均增加,表明生态工程建设后的5年较前5年草地退化状况得到改善,然而在下一个5年草地又出现退化趋势;（3）在各人类干扰等级下生态工程实施后的5年内70%以上的草地处于改善状态,均出现退化面积比例显著减少,改善面积比例显著增加的趋势,而在2011-2015后5年草地退化面积比例增加,表明生态工程的实施促进了草地生态系统的改善,尤其在重度人类干扰区,草地由2000-2004年的52.71%退化区域到2006-2010年84.95%的改善区域。（4）影响草地动态变化的主要因素为距离道路的距离、距离居民点的距离、人口密度、干旱、温度和坡度等,各影响因素分布具有明显的空间异质性。研究结果将有助于为三江源区草地生态系统恢复、管理和战略制定提供科学指导和决策依据。     

土地利用变化对三峡库区重庆段植被净初级生产力的影响

研究土地利用变化对区域植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的影响对于明确区域植被固碳能力与土地利用变化的关系,以及维持生态系统结构稳定具有重要意义。以三峡库区重庆段为例,基于2000—2015年MOD17A3数据和土地利用数据,分析研究区NPP时空分布特征并从景观生态学的角度探讨土地利用变化对区域植被NPP的影响。研究表明:(1)NPP年均值16年间波动不大,空间分布上从东到西逐渐减少;(2)研究期内林地面积增加,耕地和草地面积减小,而NPP总量从25.6 TgC增加到了28.5 TgC,其中耕地NPP约占总量的44%,林地次之(40%),草地最少(14%),2000—2005年、2005—2010年、2010—2015年土地利用变化对NPP变化的贡献率分别为26.49%、59.76%、17.27%;(3)区域生态景观指数中的香农多样性指数SHDI、斑块密度PD与NPP呈正相关,而聚合度AI与NPP呈负相关,景观格局类型和景观格局变化均影响区域植被NPP的增长。要提高区域植被NPP,需优化土地利用格局,增加景观异质性和斑块密度,重视培育幼龄林,并控制成熟林的数量。     

道路建设对西南地区景观格局的影响

为揭示西南地区道路建设对景观格局的影响,基于2015年土地覆被和道路数据,计算了研究区道路核密度与景观指数,在此基础上分析了道路建设的直接、间接和综合影响,探讨了影响的空间异质性和对不同土地覆被影响的特点,指出了各景观指数的适用性。结果表明：(1)道路建设使斑块密度增加,斑块离散化加剧,发生明显的破碎化趋势,同时道路核密度与PD、SHDI、SPLIT变化百分比呈显著正相关,与COHESION、CONTAG、PAFRAC呈显著负相关;(2)道路建设对景观指数的影响程度由大到小依次表现在：破碎化、斑块空间分布形态、聚集连通性,其中PD能很好的表征道路建设对景观破碎化的作用程度,SPLIT在识别破碎化程度高的区域更具优势;(3)不同景观指数具有不同适用性,PAFRAC适用于道路不发达区域,CONTAG适用于道路分布异质性较高的区域,DIVISION适用于人类活动强度不大的区域,COHESION、SPLIT适用于探究道路及伴随的人类活动共同作用的区域,PD、SHDI在探究道路的直接作用时适用性广泛;(4)探究不同土地覆被类型受道路建设的影响,林地优先选取PD、DIVISION;草地优先选取DI...     

2000-2015年安徽省植被净初级生产力时空分布特征及其驱动因素

安徽省是我国的农业大省,其生态系统的动态变化直接关系粮食安全。植被NPP的变化可以有效反映生态系统的变化。基于MOD17A3 NPP数据、气象数据和土地利用类型数据,采用偏差分析法、变异系数、趋势分析法和相关分析法对安徽省2000-2015年植被NPP的时空格局、变化趋势及驱动因子进行研究。结果表明：（1）2000-2015年安徽省植被NPP平均值为476.6gC/m²;波动范围为396.6-531.8gC/m²;植被NPP具有较强的空间分异性,整体上呈现南高北低趋势;（2）不同土地覆盖类型的年均NPP差异明显,其中林地最高,为535.5gC/m²,而且不同地类的NPP年际变化幅度不同,主要表现在林地和草地的变化幅度相对较大;（3）植被NPP受气候、环境变化以及人类活动等多种因素共同影响,其中受气候因素中降雨影响较大,但是随着人类活动日益频繁,城市化逐渐成为NPP变化的主要驱动力。     

1975-2015年宁夏生态系统格局宏观变化分析

以1975-2015年的Landsat MSS/TM/OLI影像为数据源,选用年均生态系统类型净变化率、生态系统类型转移矩阵及土地开发度综合指数对宁夏回族自治区近40年来生态系统格局宏观变化的幅度、速率、转换类型及人类活动扰动程度进行定量分析,揭示了宁夏生态系统时空变化过程及其区域分异性。研究结果表明：（1）宁夏农田和草地生态系统优势度较大,占比75%以上,且两者面积变化趋势呈负相关。近40年中,森林净增加了477.5 km²,人工表面净增加了884.6 km²,农田净增加了209.8 km²;草地净减少了115.5 km²,湿地净减少了69.4 km²,荒漠净减少了1387.0 km²。（2）生态系统变化转移矩阵表明每时段内大约有占宁夏总土地面积6%的生态系统面积发生变化,主要转换类型有农田和草地间相互转换、草地和荒漠转为农田及农田转为草地和人工表面。（3）人为活动对生态系统的干扰全区整体处于我国的中等水平,且呈增加趋势,其中北部是持续增强,且金凤区、西夏区和永宁县土地开发效果最为明显,中部是轻微减轻,南部是显著减轻,人类活动对宁夏北部和中部自然生态系统的扰动大于南部。     

2001—2020年厦漳泉地区植被净初级生产力时空演变特征及其影响因素

植被净初级生产力(net primary productivity, NPP)是评价生态系统碳循环的重要指标,研究植被NPP的时空演变规律及影响因子对于制定科学合理的可持续发展战略具有实际参考意义。本研究基于土地覆被数据、气候数据(气温和降水)和MODIS平台的NPP产品,采用相关性分析、贡献度分析和土地覆被转移矩阵等结合空间分析方法,研究2001—2020年厦漳泉地区植被NPP的演变特征,定量阐述土地覆被变化和气候变化对植被NPP的影响,并对植被NPP变化驱动因子进行分析。结果表明：厦漳泉地区植被NPP年均值在938.1～1100.9 g C·m^-2·a^-1范围内波动,整体减少趋势不明显;林地的植被NPP总值(11117.40 Gg C)和增速(103.75 Gg C·a^-1)在所有土地覆被类型中最高;厦漳泉地区植被NPP与气温呈正相关,与降水呈负相关,与气温的偏相关显著性要强于降水量,且厦漳泉地区大部分地区植被NPP受非气候因素影响;不同时期不同土地覆被类型植被NPP变化的主导因素在气候变化和土地覆被变化之间转化。     

2000—2015年拉萨河流域NPP时空变化及驱动因子

拉萨河流域是西藏政治、经济和文化核心区,具有青藏高原典型的高寒湿地及西藏主要的耕作区,受人类活动及气候变化的影响,流域生态安全及生态健康面临威胁和破坏。植被净初级生产力（NPP）作为衡量生态系统健康的重要指标,能够反映生态系统的可持续发展。利用2000-2015年MODIS-NDVI数据,基于光能利用率模型估算了拉萨河流域的NPP,分析了NPP的时空格局、动态变化特征及NPP与气候因子的相关性,探讨了影响NPP变化的驱动因子并明确了驱动分区。结果表明：近16年拉萨河流域NPP年均值为165.614 gC m^-2 a^-1,总体分布具有明显的空间异质性,与该地区植被类型的分布规律相似,不同植被类型的NPP存在差异。NPP变化在总体上呈下降趋势,平均年变化趋势斜率为-1.804 gC m^-2 a^-1。NPP与气温和降水的相关性具有明显的地域性差异,草本湿地与气温呈显著负相关,灌丛与降水呈显著正相关。NPP变化受气候因子驱动的区域占比20.81%,非气候因子占比79.19%。     

我国西南喀斯特地区2001—2018年植被净初级生产力时空演变

植被净初级生产力（Net primary productivity,NPP）是陆地生态系统碳循环的重要指标,定量评价NPP的变化规律是碳循环机理的主要研究内容之一。以我国西南地区为研究区域,基于土地覆盖和NPP产品分析了2001-2018年西南地区NPP的时空变化特征,利用土地转移矩阵和统计分析方法,定量描述了土地覆盖类型变化导致的NPP变化量,对NPP变化的主要原因进行分析。结果表明：（1）2001-2018年,西南地区NPP均值呈波动上升趋势。（2） NPP变化趋势在空间分布上呈南高北低,NPP呈增长趋势主要集中在四川的中东部、重庆、贵州西部和云南东部;NPP呈减少趋势出现在云南、四川中西部和贵州东部。（3）森林、草地和耕地转灌丛以及灌丛转森林是对NPP变化量影响较大的土地覆盖类型转变,土地类型转变导致的NPP净增量为20.643 TgC。（4）降水与NPP相关性低,气温与NPP有一定相关性,植被叶面积指数与NPP有显著相关关系,表明气候因子对NPP的影响较小,植被生长密度对NPP有显著影响。退耕还林还草等生态工程实施,导致耕地面积减少和森林面积大量增加,是西南地区NPP上升的主导因素,因此生态工程的实施是西南地区NPP增加的重要影响因素。研究可为生态工程实施背景下NPP的变化机理研究提供参考。     

若尔盖高原土地利用变化对生态系统服务价值的影响

运用GIS和遥感技术分析了若尔盖高原1990年、2000年和2005年的土地利用/覆盖特征, 在此基础上, 使用生态价值系数(C)计算出该区生态系统服务价值, 并使用敏感性指数(CS)对所选的C值进行验证. 结果表明, 该区域1990-2005年间生态系统服务价值从603.10?108元减少到586.07?108元, 共损失17.03?108元, 且损失量和损失幅度呈加速增加趋势; 该区域生态系统服务价值中, 废物处理价值最高, 水源涵养价值次之, 食物生产价值最低, 且各服务类型的价值均呈持续减小趋势; 若尔盖高原1990和2005年人均生态系统服务价值分别为38.93万元和27.03万元, 表明若尔盖高原由于人口增长和土地退化, 环境压力呈明显增大趋势. 湿地和草地退化是导致该区域生态系统服务价值减少的主要原因, 尤其是湿地退化. CS检验说明本文所选C值较为合理.     

Implications of future climate and atmospheric CO2 content for regional biogeochemistry,biogeography and ecosystem services across East Africa

We model future changes in land biogeochemistry and biogeography across East Africa. East Africa is one of few tropical regions where general circulation model (GCM) future climate projections exhibit a robust response of strong future warming and general annual‐mean rainfall increases. Eighteen future climate projections from nine GCMs participating in the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Fourth Assessment were used as input to the LPJ dynamic global vegetation model (DGVM), which predicted vegetation patterns and carbon storage in agreement with satellite observations and forest inventory data under the present‐day climate. All simulations showed future increases in tropical woody vegetation over the region at the expense of grasslands. Regional increases in net primary productivity (NPP) (18–36%) and total carbon storage (3–13%) by 2080–2099 compared with the present‐day were common to all simulations. Despite decreases in soil carbon after 2050, seven out of nine simulations continued to show an annual net land carbon sink in the final decades of the 21st century because vegetation biomass continued to increase. The seasonal cycles of rainfall and soil moisture show future increases in wet season rainfall across the GCMs with generally little change in dry season rainfall. Based on the simulated present‐day climate and its future trends, the GCMs can be grouped into four broad categories. Overall, our model results suggest that East Africa, a populous and economically poor region, is likely to experience some ecosystem service benefits through increased precipitation, river runoff and fresh water availability. Resulting enhancements in NPP may lead to improved crop yields in some areas. Our results stand in partial contradiction to other studies that suggest possible negative consequences for agriculture, biodiversity and other ecosystem services caused by temperature increases.     

Distinct ecosystem types respond differentially to grazing exclosure

Here, we evaluate the ecosystem functioning and the ecosystems services supply of different vegetation types (grasslands, shrublands and woodlands) under contrasting management regimes by comparing a protected area with the surrounding landscape, which has been subjected to human disturbance in the Eastern Hills of Uruguay. We propose, based on functional attributes and vegetation physiognomy, a State and Transition Model for the dynamics of the grassland–woodland mosaic. We used remote sensing techniques to: (i) develop a land‐cover map of the study area based on supervised Landsat imagery classification, and (ii) compare attributes of the ecosystem functioning (productivity and seasonality) and service supply derived from the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) images provided by the moderate resolution imaging spectroradiometer (MODIS) sensor. The land‐cover map showed that grasslands and shrublands were the most extensive land covers in the study area. These vegetation types presented higher productivity, seasonality and ecosystem service supply, outside the protected area than inside it. On the other hand, woodlands showed higher productivity, ecosystem service supply and lower seasonality inside the protected area than outside of it. Two axes represented the grassland–woodland mosaic dynamic: (i) the mean annual and (ii) the intra‐annual coefficient of variation of the NDVI. Our results highlight that conservation of grasslands, shrublands and woodlands require different management strategies based on particular disturbance regimes like moderate grazing and controlled burns. Moderate disturbances may help to preserve ecosystem services provisioning in grasslands and shrublands. On the contrary, woodland conservation requires a more rigorous regime of protection against disturbances.     

人类活动对中国国家级自然保护区生态系统的影响

我国已建立了超过2740个自然保护区,面积约占陆地国土面积的14.8%。以我国446个国家级自然保护区作为研究对象,基于遥感信息提取、模型与方程估算、时空趋势分析,揭示2000—2015年不同类型自然保护区、自然保护区不同区域生态系统质量和关键服务的时空变化特征,利用土地覆盖变化量化人类活动并进一步分析人类正面与负面活动对生态系统质量和关键服务的影响。结果表明:(1)国家级自然保护区内土地覆盖变化表明存在不同程度的人类活动,总体表现为保护区外较保护区内剧烈,说明保护区对生态系统具有明显保护作用。(2)农田开垦、居民点修建、工矿建设、能源资源开发等人类活动对保护区生态系统的负面影响表现为草地、湿地开垦导致耕地、水库坑塘面积增加,城镇居民点与工矿建设用地扩张侵占草地。(3)湿地面积净增加而林地、草地面积净减少,反映了湿地保护、退田还湖等措施的积极作用,然而退耕还林、退牧还草局限于部分保护区;(4)气候变化是自然保护区植被覆盖度微弱上升、净初级生产力下降、生态系统水源涵养量微弱增加、土壤保持量明显增加的主要原因,而人类活动仅在局部对生态系统产生影响。为了推动我国自然保护区体系的完善和保护作用的发挥,需要统一保护区建设标准及其规范,完善保护区法律制度,积极开展相关基础科学研究。     

中国西南地区土地覆盖情景的时空模拟

气候植被类型的空间分布与土地覆盖类型的空间分布在时空层次上具有很好的相关性和一致性。在运用HLZ生态系统模型获得CMIP5的3种气候情景RCP26、RCP45、RCP85情景下西南地区未来90a(2011—2100年)HLZ生态系统时空分布情景数据的基础上,结合2010年土地覆盖现状数据,构建了土地覆盖情景的空间分析模型,并在此基础上,实现了西南地区未来90a土地覆盖情景的时空模拟分析。模拟结果表明:3种气候情景下,西南地区未来90a的落叶针叶林、落叶阔叶林、草地、耕地、冰雪、荒漠及裸岩石砾地等土地覆盖类型面积将呈逐渐减少趋势;常绿针叶林、常绿阔叶林、混交林、灌丛、湿地、建设用地、水体等土地覆盖类型面积则呈逐渐增加趋势。其中,湿地增加速度最快(平均每10a增加5.28%),荒漠及裸岩石砾地减少速度最快(平均每10a减少2.34%)。     

2001—2010年黄河流域生态系统植被净第一性生产力变化及气候因素驱动分析

基于MODIS-NDVI遥感数据,利用CASA模型分析黄河流域2001—2010年植被净第一性生产力（NPP）的空间分布格局,并结合同期气温和降水量数据,分别从不同空间和时间尺度上分析了黄河流域6种生态系统类型区域植被NPP的变化趋势,并对其与气候因素的相关关系进行分析.结果表明： 植被NPP空间分布呈西北低、东南高的分布特征,平均NPP年总量为108.53 Tg C,植被NPP的分布与生态系统类型呈现较高的相关性;2001—2010年,植被NPP总体呈上升趋势但波动较大,55.4%的面积呈现增加趋势,不同生态系统类型区域呈现不同的变化趋势;在年际水平上,黄河流域植被NPP变化与气候因素没有显著相关性,但在月际水平上呈现了较高的相关性,降水量和气温对植被NPP变化的影响作用相当;不同生态系统类型对气候因素呈现不同的相关性质以及时滞效应,草地对降水量的响应存在一定程度的时滞效应,荒漠对气温存在时滞效应.     

A comparison of wetland characteristics between Agricultural Conservation Easement Program and public lands wetlands in West Virginia,USA

In West Virginia, USA, there are 24 conservation easement program wetlands enrolled in the Agricultural Conservation Easement Program (ACEP). These wetlands are located on private agricultural land and are passively managed. Due to their location within fragmented agricultural areas, wetlands enrolled in ACEP in West Virginia have the potential to add wetland ecosystem services in areas that are lacking these features. We evaluated ACEP wetlands compared to reference wetlands on public land in West Virginia by using surrounding land cover, vegetative cover, and wetland features and stressors such as the presence or absence of erosion, upland inclusion, algal mats, and evidence of impacts from the surrounding landscape as surrogate measurements of wetland function on 13 ACEP wetlands and 10 reference wetlands. ACEP wetlands had higher percentages of tree coverage and a higher proportion of agricultural land in the areas immediately surrounding the wetland. Reference wetlands had higher percent coverage of emergent vegetation and had a higher proportion of forest in the immediate landscape. Our findings suggest that ACEP wetlands provide valuable early successional and forested wetland cover in a state that is largely forested. Because of this, it is important to maintain and even expand ACEP in West Virginia to continue providing a valuable source of early successional wetland habitat.     

国家重点生态功能区生态环境质量变化动态分析

国家重点生态功能区是保障国家生态安全、提升生态环境质量的重要区域。基于国家重点/非重点生态功能区生态环境质量变化的对比分析,结合土地覆被变化,对国家重点生态功能区转移支付政策执行之前的生态环境质量状况形成全面的认识。结果表明:国家重点/非重点生态功能区土地覆被类型均以生态用地为主,2000—2010年生态用地占比下降。国家重点生态功能区各年生态用地占比均高于非重点生态功能区,且土地覆被类型转换程度相对于非重点生态功能区要小。重点/非重点生态功能区的植被覆盖度、生物量密度、NPP均由东南向西北逐渐降低。水土保持型重点生态功能区的植被覆盖度最高,生物多样性维护型重点生态功能区的平均生物量密度、平均NPP最高,水源涵养型重点生态功能区的生物量总量、NPP总量最高,防风固沙型重点生态功能区由于多位于西北内陆,整体上植被覆盖度最低,生物量密度和生物量总量、平均NPP和NPP总量也最低。总的来说,2000—2010年间国家重点生态功能区的生态系统质量有所改善,但是改善的幅度不及非重点生态功能区。表明实施生态保护工程与转移支付,进一步改善重点生态功能区的生态环境质量,对提升全国整体生态安全水平具有重要的作用。